UNIDADE II Fundamentos - Aula 09 Fundações e Estruturas

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Aula 9 – Fundações e Estruturas 
 
 UNIDADE 2 – FUNDAMENTOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL 
 
 
 
 
 
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Aula 9: Fundações e Estruturas 
 
Os elementos de sustentação da edificação são aqueles que suportam toda a sua carga (peso) 
e as transmitem para o solo. Estes elementos são divididos em 2 subsistemas: os de 
superestrutura e infraestrutura. A diferenciação se dá apenas pela locação em relação ao nível 
do solo, sendo os aéreos os de superestrutura e os enterrados (ou aterrados) os de infra. Nesta 
aula serão dados conceitos introdutórios sobre estes elementos que serão aprofundados no 
curso de suas disciplinas específicas. 
 
1. Fundações 
O sistema de fundações é formado pelo elemento estrutural do edifício que fica abaixo 
do solo (podendo ser constituído por bloco, estaca ou tubulão, por exemplo) e o maciço de 
solo envolvente sob a base e ao longo do fuste. 
Sua função é suportar com segurança as cargas provenientes do edifício. 
Convencionalmente, o projetista estrutural repassa ao projetista de fundação as cargas que 
serão transmitidas aos elementos de fundação. Confrontando essas informações com as 
características do solo onde será edificado, o projetista de fundações calcula o 
deslocamento desses elementos e compara com os recalques admissíveis da estrutura, ou 
seja, primeiro elabora-se o projeto estrutural e depois o projeto de fundação. 
Quando o projeto estrutural é elaborado em separado do projeto de fundação, 
considera-se, durante o dimensionamento das estruturas, que a fundação terá um 
comportamento rígido, indeslocável. Na realidade, tais apoios são deslocáveis e esse fator 
tem uma grande contribuição para uma redistribuição de esforços nos elementos da 
estrutura. 
Essa redistribuição ou nova configuração de esforços nos elementos estruturais, em 
especial nos pilares, provoca uma transferência das cargas dos pilares mais carregados para 
os pilares menos carregados. 
Geralmente, os pilares centrais são os mais carregados que os da periferia. Ao 
considerarmos a interação solo-estrutura no dimensionamento da fundação, os pilares que 
estão mais próximos do centro terão uma carga menor do que a calculada, havendo uma 
redistribuição das tensões. 
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Dessa forma, é possível estimar os efeitos da redistribuição dos esforços na estrutura 
do edifício, bem como a intensidade e a forma dos recalques diferenciais. 
Consequentemente, teremos um projeto otimizado, podendo-se obter uma economia que 
pode chegar a até 50% no custo de uma fundação. 
Torna-se clara a importância da união entre o projeto estrutural e o projeto de 
fundações em um único grande projeto, uma vez que os dois estão totalmente interligados 
e mudanças em um provocam reações imediatas no outro. 
 
 
1.1. Parâmetros para escolha da Fundação 
São diversas as variáveis a serem consideradas para a escolha do tipo de fundação. 
Numa primeira etapa, é preciso analisar os critérios técnicos que condicionam a escolha por 
um tipo ou outro de fundação. Os principais itens a serem considerados estão dispostos 
abaixo. 
1.1.1. Topografia da área 
Devem ser observados: 
• Dados sobre taludes e encostas no terreno, ou que possam atingir o terreno; 
• Necessidade de efetuar cortes e aterros; 
• Dados sobre erosões, ocorrência de solos moles na superfície; 
• Presença de obstáculos, como aterros com lixo ou matacões. 
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1.1.2. Características do maciço de solo 
Dados a serem observados: 
• Variabilidade das camadas e a profundidade de cada uma delas; 
• Existência de camadas resistentes ou adensáveis; 
• Compressibilidade e resistência do solo; 
• A posição do nível d’água. 
1.1.3. Dados da estrutura 
Dado a ser observado: 
• A arquitetura, o tipo e o uso da estrutura, como por exemplo, se consiste em 
um edifício, torre ou ponte, se há subsolo e ainda as cargas atuantes. 
Realizado esses estudos, descartamos as fundações que oferecem limitações de 
emprego para a obra em que se está realizando a análise. Teremos, ainda assim, uma gama 
de soluções que poderão ser adotadas. 
Alguns projetistas de fundação elaboram projetos com diversas soluções, para que o 
construtor escolha o tipo mais adequado de acordo com o custo, disponibilidade financeira 
e o prazo desejado. 
Dessa forma, numa segunda etapa, consideram-se os seguintes fatores: 
1.1.4. Dados sobre as construções vizinhas 
A serem observados: 
• O tipo de estrutura e das fundações vizinhas; 
• Existência de subsolo; 
• Possíveis consequências de escavações e vibrações provocadas pela nova 
obra; 
• Danos já existentes. 
1.1.5. Aspectos econômicos 
Aspecto a ser observado: 
• Além do custo direto para a execução do serviço, deve-se considerar o prazo 
de execução. Há situações em que uma solução mais custosa oferece um 
prazo de execução menor, tornando-se mais atrativa. 
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Podemos perceber que, para realizar a escolha adequada do tipo de fundação, é 
importante que a pessoa responsável pela contratação tenha o conhecimento dos tipos de 
fundação disponíveis no mercado e de suas características. 
Somente com esse conhecimento é que será possível escolher a solução que atenda às 
características técnicas e ao mesmo tempo se adeque à realidade da obra. 
1.2. Fundação Superficial 
Também chamada de fundação rasa ou direta, transmite a carga do edifício ao terreno 
através das pressões distribuídas sob a base da fundação. As fundações superficiais estão 
assentadas a uma profundidade de até duas vezes a sua menor dimensão em planta. 
1.2.1. Bloco 
É o elemento de fundação de concreto simples, dimensionado de maneira que as 
tensões de tração nele produzidas possam ser resistidas pelo concreto, sem necessidade de 
armadura. 
1.2.2. Sapata 
É um elemento de fundação de concreto armado, de altura menor que o bloco, 
utilizando armadura para resistir a esforços de tração. 
1.2.3. Viga de Fundação 
É um elemento que recebe pilares alinhados, geralmente de concreto armado; pode 
ter seção transversal tipo bloco, sem armadura transversal, sendo chamada de BALDRAME. 
1.2.4. Grelhas 
Elemento de fundação constituído por um conjunto de vigas que se cruzam nos pilares. 
1.2.5. Radier 
Elemento de fundação que recebe todos os pilares da obra. 
1.3. Fundação Profunda 
São aquelas em que a carga é transmitida ao terreno através de sua base (resistência 
de ponta) e/ou superfície lateral (resistência de atrito). As fundações profundas estão 
assentadas a uma profundidade maior que duas vezes a sua menor dimensão em planta. Os 
principais tipos de fundação profunda são: 
 
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1.3.1. Estacas 
Elemento de fundação executado com auxílio de ferramentas ou equipamentos, 
execução esta que pode ser por cravação a percussão, prensagem, vibração ou por 
escavação. 
1.3.1.1. ESTACAS PRÉ-MOLDADAS 
Caracterizam-se por serem cravadas no terreno, podendo-se utilizar os seguintes 
métodos: 
• Percussão: é o método de cravação mais empregado, o qual utiliza-se pilões 
de queda livre ou automáticos. Um dos principais inconvenientes desse 
sistema é o barulho produzido. 
• Prensagem: empregada onde há a necessidade de evitar barulhos e vibrações, 
utiliza macacos hidráulicos que reagem contra uma plataforma com 
sobrecarga ou contra a própria estrutura. 
• Vibração: sistema que emprega um martelo dotado de garras (para fixar a 
estaca), com massas excêntricas que giram com alta rotação, produzindo uma 
vibração de altafrequência à estaca. Pode ser empregada tanto para cravação 
como para remoção de estacas, tendo o inconveniente de transmitir 
vibrações para os arredores. Podem ser fabricadas com diversos materiais, 
sendo as estacas de concreto e metálicas as mais usuais. 
Concreto: As estacas de concreto são comercializadas com diferentes 
formatos geométricos. A capacidade de carga é bastante abrangente, 
podendo ser simplesmente armadas, protendidas, produzidas por vibração ou 
centrifugação. 
Metálicas: São encontradas na forma de trilhos ou perfis. Não há 
possibilidade de quebra e, caso seja necessário realizar emendas, essas devem 
ser soldadas, não devendo permitir o uso de luvas ou anéis. 
Um problema que ocorre com relativa frequência em estacas cravadas por 
percussão através de espessas camadas de argila mole é o drapejamento, isto 
é, encurvamento das estacas, mesmo quando se tomam cuidados com o 
prumo durante a cravação. Tal fato, no entanto, é raramente detectado. 
O tratamento teórico deste fenômeno só vem sendo realizado muito 
recentemente, não havendo, ainda, meios de quantificá-lo na fase de projeto. 
Por esse motivo a eficiência das estacas e principalmente das emendas só 
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pode ser comprovada após experiência acumulada em várias cravações e 
provas de cargas nestas formações de argilas moles. 
1.3.1.2. ESTACAS MOLDADAS IN LOCO COM TUBO DE REVESTIMENTO 
Tipo Franki: Estaca de concreto armado moldada in loco que emprega um 
tubo de revestimento com ponta fechada, de modo que não há limitação de 
profundidade devido à presença de água do subsolo. 
Para a cravação da estaca, lança-se areia e brita no interior do tubo, materiais 
esses que são compactados através de golpes de um pilão. Realizada a 
cravação, executa-se o alargamento da base, a armação e, finalmente, a 
concretagem. 
A cravação de estacas tipo Franki pode provocar o levantamento das estacas 
já instaladas devido ao empolamento do solo circundante que se desloca 
lateral e verticalmente. A estaca danificada pode ter sua capacidade de carga 
prejudicada ou perdida devido a uma ruptura do fuste ou pela perda de 
contato da base com o solo de apoio. 
Quando a estaca Franki é moldada em espessas camadas submersas de turfa, 
argila orgânica e areias fofas, pode ocorrer estrangulamento do fuste devido à 
invasão de água e/ou lama dentro do tubo e o encurtamento da armação 
ocasionado por insuficiência de seção de aço. 
Tipo Strauss: Elemento de fundação escavado mecanicamente, com o 
emprego de uma camisa metálica recuperável, que define o diâmetro das 
estacas. 
O equipamento utilizado é leve e de pequeno porte, facilitando a locomoção 
dentro da obra e possibilitando a montagem do equipamento em terrenos de 
pequenas dimensões. A perfuração é feita através da queda livre da piteira 
com a utilização de água. O furo geralmente é revestido. Atingida a 
profundidade de projeto, o furo é limpo e concretado. Durante a 
concretagem, o apiloamento do concreto e a retirada cuidadosa do 
revestimento devem ser observados, para que não haja interrupção do fuste. 
1.3.1.3. ESTACAS MOLDADAS IN LOCO ESCAVADAS MECANICAMENTE 
Hélice Contínua: Estaca de concreto moldada in loco, executada através de 
um equipamento que possui um trado helicoidal contínuo, que retira o solo 
conforme se realiza a escavação, e injeta o concreto simultaneamente, 
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utilizando a haste central desse mesmo trado. É um sistema que proporciona 
uma boa produtividade e, por esse motivo, é recomendável que haja uma 
central de concreto nas proximidades do local de trabalho. Além disso, as 
áreas de trabalho devem ser planas e de fácil movimentação. 
O sistema pode ser empregado na maioria dos tipos de solos, exceto em locais 
onde há a presença de matacões e rochas. Estacas muito curtas, ou que 
atravessam materiais extremamente moles também devem ter sua utilização 
analisada cuidadosamente. 
Estacas-raiz: Estacas escavadas com perfuratriz, executadas com 
equipamento de rotação ou rotopercussão com circulação de água, lama 
bentonítica ou ar comprimido. É recomendado para obras com dificuldade de 
acesso para o equipamento de cravação, pois emprega equipamento com 
pequenas dimensões (altura de aproximadamente 2m). Pode atravessar 
terrenos de qualquer natureza, sendo indicado também quando o solo possui 
matacões e rocha, por exemplo. Pode ser executada de forma inclinada, 
resistindo a esforços horizontais. 
Estaca Barrete: Estacas escavadas com uso de lama bentonítica, executadas 
com equipamentos de grande porte, como o ficlam-shellfl. Pode ser escavada 
abaixo do nível d´água, até a profundidade de projeto. Na execução, a 
escavação é preenchida pela lama simultaneamente à retirada do solo 
escavado. 
1.3.2. Tubulão 
Elemento de forma cilíndrica, em que, pelo menos na sua fase final de execução, há a 
descida do operário por dentro deste. Pode ser feito a céu aberto ou sob ar comprimido 
(pneumático). 
1.3.2.1. TUBULÃO A CÉU ABERTO 
Escavada manualmente, não pode ser executado abaixo do nível d´água. Dispensa 
escoramento em terreno coesivo, mostrando-se uma alternativa econômica para altas 
cargas solicitadas, superior a 250 Tf. 
1.3.2.2. TUBULÃO A AR COMPRIMIDO 
Utilizado em terrenos que apresentam dificuldade de empregar escavação mecânica 
ou cravação de estacas, como em áreas com alta densidade de matacões, lençóis d´água 
elevados ou cotas insuficiente entre o terreno e o apoio da fundação. 
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Nesse tipo de fundação, pode-se utilizar uma camisa metálica, de concreto ou de 
concreto moldado in loco, sendo empregada uma pressão máxima de 3,4 atm, limitando, 
dessa forma, a profundidade do tubulão a 34 m abaixo do nível d´água. 
2. Superestruturas 
Nas construções de concreto armado, sejam elas de pequeno ou de grande porte, três 
elementos estruturais são bastante comuns: as lajes, as vigas e os pilares. Por isso, esses são 
os elementos estruturais mais importantes. Uma noção geral das características de alguns 
dos elementos de concreto armado é apresentada a seguir. 
Há uma infinidade de outros elementos estruturais. Entre eles podem ser citados: viga-
parede, consolo, dente gerber, tirante, viga alavanca e elementos compostos, como escadas 
(estas abordadas aqui), reservatórios, muros de arrimo, etc. 
2.1. Lajes 
As lajes são os elementos planos que se destinam a receber a maior parte das ações 
aplicadas numa construção, como de pessoas, móveis, pisos, paredes, e os mais variados 
tipos de carga que podem existir em função da finalidade arquitetônica do espaço físico que 
a laje faz parte. As ações são comumente perpendiculares ao plano da laje, podendo ser 
divididas em: distribuídas na área (peso próprio, revestimento de piso, etc.), distribuídas 
linearmente (paredes) ou forças concentradas (pilar apoiado sobre a laje). As ações são 
geralmente transmitidas para as vigas de apoio nas bordas da laje, mas eventualmente 
também podem ser transmitidas diretamente aos pilares. 
Alguns dos tipos mais comuns de lajes são: maciça apoiada nas bordas, nervurada, lisa 
e cogumelo. Laje maciça é um termo que se usa para as lajes sem vazios apoiadas em vigas 
nas bordas. As lajes lisas e cogumelo também não têm vazios, porém, tem outra definição. 
“Lajes cogumelo são lajes apoiadas diretamente em pilares com capitéis, enquanto 
lajes lisas são as apoiadas nos pilares sem capitéis” (NBR 6118/03, item 14.7.8). As lajes lisas 
e cogumelo também são chamadas pela norma como lajes sem vigas. Elas apresentam a 
eliminação de grande parte das vigas como a principal vantagem em relação àslajes 
maciças, embora por outro lado tenham maior espessura. São usuais em todo tipo de 
construção de médio e grande porte, inclusive edifícios de até 20 pavimentos. Apresentam 
como vantagens custos menores e maior rapidez de construção. No entanto, são suscetíveis 
a maiores deformações (flechas). 
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Capitel é a região nas adjacências dos pilares onde a espessura da laje é aumentada 
com o objetivo de aumentar a sua capacidade resistente nessa região de alta concentração 
de esforços cortantes e de flexão. 
“Lajes nervuradas são as lajes moldadas no local ou com nervuras pré-moldadas, cuja 
zona de tração para momentos positivos está localizada nas nervuras entre as quais pode 
ser colocado material inerte” (NBR 6118/03, item 14.7.7). As lajes com nervuras pré-
moldadas são comumente chamadas pré-fabricadas. 
2.2. Vigas 
Pela definição da NBR 6118/03 (item 14.4.1.1), vigas “são elementos lineares em que a 
flexão é preponderante”. As vigas são classificadas como barras e são normalmente retas e 
horizontais, destinadas a receber ações das lajes, de outras vigas, de paredes de alvenaria, e 
eventualmente de pilares, etc. A função das vigas é basicamente vencer vãos e transmitir as 
ações nelas atuantes para os apoios, geralmente os pilares. 
As ações são geralmente perpendicularmente ao seu eixo longitudinal, podendo ser 
concentradas ou distribuídas. Podem ainda receber forças normais de compressão ou de 
tração, na direção do eixo longitudinal. As vigas, assim como as lajes e os pilares, também 
fazem parte da estrutura de contraventamento responsável por proporcionar a estabilidade 
global dos edifícios às ações verticais e horizontais. 
As armaduras das vigas são geralmente compostas por estribos, chamados “armadura 
transversal”, e por barras longitudinais, chamadas “armadura longitudinal”. 
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2.3. Pilares 
Pilares são “elementos lineares de eixo reto, usualmente dispostos na vertical, em que 
as forças normais de compressão são preponderantes” (NBR 6118/2003, item 14.4.1.2). São 
destinados a transmitir as ações às fundações, embora possam também transmitir para 
outros elementos de apoio. As ações são provenientes geralmente das vigas, bem como de 
lajes também. 
 
Os pilares são os elementos estruturais de maior importância nas estruturas, tanto do 
ponto de vista da capacidade resistente dos edifícios quanto no aspecto de segurança. Além 
da transmissão das cargas verticais para os elementos de fundação, os pilares podem fazer 
parte do sistema de contraventamento responsável por garantir a estabilidade global dos 
edifícios às ações verticais e horizontais. 
2.4. Escadas 
A circulação vertical tem função de vencer os desníveis em geral e/ou entre 
pavimentos consecutivos, possibilitando o livre acesso e circulação entre estes e se faz por 
meio de Rampas, Elevadores e Escadas. Uma das tendências atuais na arquitetura é explorar 
a escada, de modo que ela venha a se integrar, compor o ambiente. Não mais apenas como 
um elemento de circulação vertical, mas também como um elemento estético do ambiente. 
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Surgem, assim, as escadas com trechos retos e patamares curvos, ou com lances 
curvos e patamares retos, helicoidais e outras... Diferentes materiais e técnicas de 
sustentação, que muitas vezes as fazem parecer flutuar nos ambientes. 
Mas é fundamental que o arquiteto domine bem as técnicas, normas e o traçado para 
que não ocorram erros e para que a escada se torne perigosa ou sua função seja 
prejudicada. 
As principais observações a serem respeitadas são: 
• A altura e o comprimento dos degraus devem ser proporcionais para 
acomodação do movimento do corpo; 
• Se o degrau tiver mais que 18 centímetros de espelho, a escada se torna 
cansativa; 
• Se o piso do degrau for menor do que 25 cm, o pé não encontra apoio e a 
escada pode provocar quedas, ou no mínimo, pode-se arranhar o calcanhar 
no espelho ao descer; 
• Com pisos de 45 cm, porém, fica a dúvida: daremos passadas maiores do que 
o normal ou encurtaremos os passos, dando dois passos por degrau? 
• Se os espelhos de uma escada forem variáveis quebra-se o ritmo dos passos e 
a possibilidade de quedas é grande; 
Há uma relação que indica as proporções ideais de espelho e base/piso dos degraus, 
segundo a FÓRMULA DE BLONDELL: 
2𝑒 + 𝑏 = 63 𝑜𝑢 64 
Onde: 
e = espelho do degrau (máximo de 19 cm); 
b = base/piso do degrau (mínimo 25 cm) . 
 
• Escadas de lance único podem ser fisicamente cansativas e psicologicamente 
intimidantes; 
• Geralmente limita-se a distância vertical entre patamares em 19 degraus de 
17 cm = 3,23 m (código de obras); 
• Os patamares devem ter uma dimensão, no sentido do deslocamento, igual à 
largura da escada (mínimo 76 cm para escada de uso privativo – código 
obras); 
• Os lances podem ser iguais ou desiguais; 
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• Degraus em leque: perigosos - pouco apoio para os pés; 
• Inclinação acentuada: subida cansativa e intimidante; descida precária; 
• Inclinação muito acentuada: profundidade do degrau de ser suficiente para 
acomodar a passada; 
 
Maiores detalhes para cálculos de escadas e mais características serão apresentadas 
na disciplina de Estruturas. 
Baseado e adaptado ABCP, Prof. 
Paulo Sérgio dos Santos Bastos , 
Edições sem prejuízo de 
conteúdo.